R2D2Pi: 빈 R2D2 장난감을 라즈베리파이 제로 W 로봇으로 변신

R2D2Pi는 빈 JAKKS Pacific R2D2 장난감 껍데기에 라즈베리파이 제로 W, 맞춤 3D 프린트 부품, 저렴한 기성 전자부품을 결합해 생명을 불어넣는 DIY 프로젝트입니다.

스토리

딸이 움직이는 줄 알고 플라스틱 R2D2를 샀는데 껍데기만 있더군요. 이를 살리기 위해 3D 프린팅 열정과 라즈베리파이 해킹을 결합했습니다.

기계적 기초

원래 장난감엔 움직이는 부품이 없었습니다. 3D 프린터로 헤드 기어, 다리 액추에이터, 마운트 브래킷을 설계하고 프린트했습니다.

헤드 메커니즘 & 광학 인터럽터

기어드 DC 모터(이베이 구매)가 헤드 구동. DRV8833 H-브리지로 제어되며 PCA9685 I²C PWM 드라이버로 전원 공급. 광학 스위치 3개가 헤드 이동 한계 감지, Pi GPIO에 연결.

배터리 관리

5V 출력하는 상용 리튬 셀 팩 재활용. 내장 충전기 제거 후 셀 장착, 충전 레벨 표시 LED 어레이(4개 LED) 추가, 파워 온/오프 회로 통합. 고전류 장치는 전압 강하 방지를 위해 5V 레일에서 직접 구동.

전자 코어

라즈베리파이 제로 W, PCA9685 보드, DRV8833 컨트롤러가 쉘 내부의 어댑터에 장착. 커스텀 PCB가 스피커, 사용자 버튼, 전원 관리 회로 호스팅.

다리 작동

오른쪽 다리는 드라이버 제거한 HS-422 모터로 들어 올림. 캠과 광학 인터럽터가 다리 최저 위치 감지. 모터와 드라이브는 5V 레일에서 전원 공급.

LED 조명

불량 크리스마스 라이트 줄에서 구한 4개 LED(적색 2, 녹색 1, 청색 1)를 프로토보드에 납땜, 마운트 홀에 정렬해 쉽게 통합.

오디오 시스템

내장 앰프가 있는 저렴한 배터리 구동 스피커(원래 AAA 3개 전원)를 개조해 쉘 내부에 접착. 오디오는 라즈베리파이 제로를 통해 라우팅.

사용자 인터페이스

두 개의 푸시 버튼 스위치를 3D 프린트 스페이서에 장착, 프로토보드에 연결해 깔끔한 촉각 인터페이스 구현.

전원 관리 회로

래칭 푸시 버튼으로 Pi 온/오프. Pi의 GPIO 4가 버튼 모니터링해 우아한 셧다운 트리거. 전원 오프 시 PCA9685와 DRV8833 비활성화, 소프트웨어 시작 시 활성화. DRV8833이 두 DC 모터, 스피커, 광학 스위치 제어, PCA9685가 LED 어레이 구동.

Pi 제로 오디오 추가

동반 회로도에 자세히 나온 Pi 제로 오디오 출력을 위한 외부 회로 추가.

소프트웨어 스택

제어는 다음 노드들을 사용한 Node-RED로 처리:

• node-red-contrib-pca9685 – PCA9685 PWM 보드 구동
• node-red-contrib-speakerpi – 스피커로 오디오 스트리밍
• node-red-dashboard – 웹 기반 GUI 제공

향후 개선 사항

• 음성 인식을 위한 마이크 추가
• 알람 시계 기능 구현
• 추가 창의적 가능성 탐구

커스텀 부품 및 인클로저

배터리 마운트, 버튼 하우징, 라즈베리파이 인클로저 상세 설계는 링크된 파일에서 확인 가능.

R2D2Pi – 로봇 취미의 세계로 가는 입장권.